rotation du halo de gaz chaud de la Voie Lactée => impact sur sa masse?

[yves95210]

Bonsoir,

Je poursuis ici la discussion commencée dans ce fil d'actualité, mais dans laquelle je ne peux pas ajouter de pièces jointes.
Voici la remarque que j'y avais faite :

"Cette découverte ne doit-elle pas conduire à une nouvelle estimation de la masse du halo de gaz chaud (et donc de la masse totale de la galaxie)?
En effet, dans un modèle de halo quasi-statique, on déduit sa masse de la condition d'équilibre hydrostatique, où la "force" de gravitation est contrebalancée par le gradient de pression, comme dans une atmosphère.
Si le halo est en rotation, l'effet centrifuge vient s'ajouter à celui de la pression, et permet donc de contrebalancer une force de gravitation plus importante, correspondant à une masse plus importante du halo."

J'ai essayé de faire le calcul, mais c'est un peu long pour le recopier dans un message. Le voici donc en PJ.
Je dois dire que je suis un peu surpris du résultat (trop beau pour être vrai ?): de l'ordre de 10⁴²kg.
-----

[moijdikssékool]

je suis curieux mais pas très au fait de toutes les formules, alors je tente quelques questions:
à quoi correspond rc (3000al)?
g(r) dépend de Mint mais pas de Mext (r>R)?
La loi des gaz parfaits fonctionne encore pour un gaz inhomogène (variation de la pression due à la gravité)?

[yves95210]

à quoi correspond rc (3000al)?

C'est un paramètre du profil de densité du halo sphérique choisi par les auteurs de la publication pour coller avec les observations.

g(r) dépend de Mint mais pas de Mext (r>R)?

C'est une conséquence du premier théorème de Newton (gravitation nulle à l'intérieur d'une coquille sphérique de densité uniforme)

La loi des gaz parfaits fonctionne encore pour un gaz inhomogène (variation de la pression due à la gravité)?

J'avais bloqué sur cette question (pas pensé à utiliser cette loi), puis je suis tombé sur cette page, et en particulier sur ce paragraphe:

"on peut calculer la pression du gaz pourvu qu'on connaisse la température et la densité (dans le cas des gaz parfaits, souvent adapté dans ce contexte, la pression est proportionnelle à la densité de masse et à la température). Ces deux grandeurs peuvent être mesurées en étudiant le rayonnement thermique émis par ce gaz, qui se trouve principalement dans la gamme des rayons X à ces températures. On peut en tirer deux sortes d'information : d'une part les propriétés spectrales (la décomposition en longueurs d'onde) révèlent la température T du gaz, alors que l'intensité du rayonnement (la quantité totale d'énergie reçue) permet de remonter à la densité de gaz émetteur"

[Nicophil]

Bonjour,

Je dois dire que je suis un peu surpris du résultat (trop beau pour être vrai ?): de l'ordre de 10⁴²kg.

Tu ne pensais pas que ça serait autant ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

Bonsoir,

Désolé pour la réponse tardive, mais je reviens juste de vacances "déconnectées"...
J'ai essayé de faire ce calcul pour voir si la rotation du halo pouvait être l'explication d'une partie significative de la masse manquante; je ne pensais pas qu'elle pourrait l'expliquer en totalité (matière noire incluse) : j'étais d'accord avec la réponse faite par mtheory dans l'autre discussion.
Mais en ordre de grandeur, le résultat auquel j'arrive (masse estimée en tenant compte de la rotation = masse estimée si halo statique + 1,5 10⁴² kg) correspond à l'estimation de la masse de la VL matière noire incluse. Et c'est bien parce que ça me paraît trop beau pour être vrai que j'aurais voulu que quelqu'un vérifie mon raisonnement et mes calculs...

[yves95210]

Bonjour Nicophil,

Pour répondre également à la question que tu posais dans l'autre discussion (que je préfère poursuivre ici):

L'estimation de la masse totale de la Voie Lactée halo de matière "noire" inclus, basée sur le théorème du viriel, est de l'ordre de 10¹² masses solaires, soit 2x10⁴² kg selon l'article wikipedia et les publications citées en référence.
Par exemple celle-ci, dont l'abstract se conclut par:

The mass of the Galaxy within r≲25 kpc is determined to be ,
and with a 3-component fit to v_circ(r), we determine the virial mass of the Milky Way dark matter halo to be

Le résultat auquel j'arrive pourrait donc rendre compte de la totalité de la masse manquante, qui serait en fait celle du halo de gaz chaud en rotation. En tout cas on est dans le même ordre de grandeur, alors qu'il s'en faut d'un facteur 5 dans l'hypothèse d'un halo de gaz chaud statique.
Je tiens quand-même à préciser que mon calcul s'appuie sur un modèle de halo sphérique et un paramétrage particulier de ce modèle, , choisi pour simplifier le calcul. Je ne sais pas si une valeur un peu différente de ce paramètre pourrait faire varier considérablement le résultat. Mais dans leur publication de 2013, Miller & Bregman trouvent  un "best fit" , raison pour laquelle je me suis autorisé ce choix.

[yves95210]

Bonjour,

J'ai enrichi mon document d'une analyse de l'impact sur la vitesse de rotation des étoiles de la Voie Lactée, et d'une conclusion, sous forme de question :
à condition que ce résultat puisse être étendu à l'ensemble des galaxies (il faudrait pour cela commencer par être capable d'observer une éventuelle rotation de leurs halos de gaz chaud), cela ne pourrait-il pas être une explication simple (sans matière noire et sans modification de la gravité) de la formule MOND ?

Ci-joint la nouvelle version du document.

Je précise qu'il ne s'agit aucunement d'exposer une nouvelle théorie. Je me suis contenté d'effectuer des calculs classiques tenant compte de la rotation du halo. Les modérateurs éventuellement tentés de clore cette discussion pour cause de "théorie personnelle" pourront le vérifier aisément.

Je suis conscient du fait que le résultat obtenu ne permet pas de résoudre tous les problèmes auxquels la réponse généralement admise est la matière noire. Mais il me semble que, sous réserve qu'il soit généralisable aux autres galaxies, il pourrait expliquer leurs courbes de rotation sans faire appel à la présence d'une matière de nature inconnue, ni à une modification de la gravité à la MOND. Si le halo de gaz chaud de la Voie Lactée est en rotation, je ne vois pas pourquoi ce serait un cas particulier, et on peut donc s'attendre à ce qu'il en soit de même pour les autres galaxies (au moins celles du même type).